Comportamiento-ssmico-de-la-vivienda-de-adobe-basado-en-pruebas-en-mesa-vibradora-de-dos-modelos-a-escala

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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO 
 
 
 
PROGRAMA DE MAESTRÍA Y DOCTORADO EN INGENIERÍA 
 
 
 
INSTITUTO DE INGENIERÍA 
 
 
COMPORTAMIENTO SÍSMICO DE LA VIVIENDA DE ADOBE BASA DO 
EN PRUEBAS EN MESA VIBRADORA DE DOS MODELOS A ESCAL A 
 
 
T E S I S 
 
 
 
QUE PARA OPTAR POR EL GRADO DE: 
 
MAESTRO EN INGENIERÍA 
INGENIERÍA CIVIL – ESTRUCTURAS 
 
 
PRESENTA: 
POLICARPO CATALÁN QUIROZ 
 
 
TUTOR: 
DR. ROBERTO MELI PIRALLA 
INSTITUTO DE INGENIERÍA 
 
 
CO-TUTORES: 
DR. MARCOS MAURICIO CHÁVEZ CANO 
INSTITUTO DE INGENIERÍA 
DR. ROBERTO ARROYO MATUS 
UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE GUERRERO 
 
 
 
 
MÉXICO, D.F., ENERO DE 2013. 
 
 
UNAM – Dirección General de Bibliotecas 
Tesis Digitales 
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respectivo titular de los Derechos de Autor. 
 
 
 
Jurado asignado: 
 
Presidente: Dr. Oscar Alberto López Bátiz 
Secretario: Dr. Sergio Manuel Alcocer Martínez de Castro 
Vocal: Dr. Roberto Meli Piralla 
1er. Suplente: Dr. José Alberto Escobar Sánchez 
2do. Suplente: Dr. Juan José Pérez Gavilán Escalante 
 
 
 
Lugar donde se realizó la tesis: 
 
INSTITUTO DE INGENIERÍA, UNAM. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
TUTOR DE TESIS: 
 
 
 
 
DR. ROBERTO MELI PIRALLA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
DEDICATORIA 
 
 
 
A todos aquellas personas humildes y marginadas que 
habitan viviendas de adobe 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Efecto artístico, boceto con lápiz: foto tomada en la región montaña del estado de Guerrero, México (2011). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
AGRADECIMIENTOS 
 
 
Inmensa gratitud a mi tutor, el Dr. Roberto Meli Piralla, por sus enseñanzas, paciencia y 
apoyo que fueron fundamentales para desarrollar y culminar el trabajo de investigación 
presente. 
 
A mis co-tutores, el Dr. Marcos Mauricio Chávez Cano, por su entusiasmo, asesoramiento 
y revisión. Al Dr. Roberto Arroyo Matus, de la Universidad Autónoma de Guerrero, por su 
gran apoyo incondicional, confianza y asesoramiento durante el desarrollo de la tesis. 
 
Al jurado revisor de la tesis: Dr. Oscar Alberto López Bátiz, Dr. Sergio Manuel Alcocer 
Martínez de Castro, Dr. José Alberto Escobar Sánchez y el Dr. Juan José Pérez Gavilán 
Escalante, cuyas correcciones y comentarios me fueron de gran ayuda. 
 
Al Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología, por el financiamiento otorgado para 
desarrollar el programa de pruebas experimentales y beca otorgada para realizar mis 
estudios de posgrado. Al Instituto de Ingeniería de la UNAM, por permitirme estudiar en 
sus laboratorios y apoyo para concluir con la tesis. 
 
A la Unidad Académica de Ingeniería de la Universidad Autónoma de Guerrero, por 
impulsarme a buscar nuevas oportunidades de desarrollo y crecimiento profesional. 
 
Al personal técnico del Laboratorio de Estructuras y Materiales del Instituto de Ingeniería: 
Salomón Trinidad, Raymundo Mondragón, Ismael y Agustín Muñiz, por su ayuda durante 
las diversas pruebas de laboratorio que se emprendieron. 
 
Al M.I. Roberto Durán Hernández, por su amable ayuda en la realización de los ensayes en 
mesa vibradora, así como al M.I. Gerardo Rodríguez Gutiérrez, por su apoyo en la 
realización de las pruebas de vibración ambiental. 
 
A todos mis amigos y profesores, que de alguna u otra forma me ayudaron y alentaron a 
seguir adelante. 
 
Por último, pero no por ello menos importante, a mi familia, mis papás: Clautila y 
Rosalino, mis hermanos: Wendy, Waldy y Oscar, por su sacrificio y apoyo incondicional. 
 
 
¡Mi más sincero agradecimiento a todos! 
 
 
 
 
 
RESUMEN 
 
Las viviendas de adobe representan el tipo de construcciones más vulnerable frente a un 
evento sísmico; por tal motivo se realizó un estudio del comportamiento sísmico de las 
viviendas de adobe, mediante la simulación de un sismo y sus efectos sobre un modelo a 
escala 1:2 en una mesa vibradora. El caso de estudio elegido fue el estado de Guerrero, 
México, esto por ubicarse en una de las zonas de mayor actividad sísmica del país, así 
como por el elevado número de viviendas de adobe que prevalece en este estado. De un 
análisis estadístico simple se obtuvo un prototipo de vivienda típica de la región. De 
acuerdo con las características de la mesa vibradora y dimensiones del prototipo de 
vivienda común, se definió el factor de escala (1:2) del modelo a ensayar. Se ejecutó un 
programa de pruebas en especímenes de adobe, con el objetivo de poder caracterizar el 
material, obteniendo así la resistencia a compresión axial y diagonal, tensión por flexión, 
módulo de elasticidad y cortante. Posteriormente se llevó a cabo un programa de pruebas 
de un modelo a escala del prototipo de vivienda, en el cual se fue aumentando la 
intensidad del sismo para poder evaluar la variación del periodo de vibrar, aceleraciones, 
desplazamientos, amortiguamiento, rigidez y coeficiente de cortante basal. Se establecen 
las respectivas comparaciones con un segundo modelo que consiste en reforzar los muros 
de adobe con malla hexagonal (gallinero) y mortero de cemento arena proporción 1:3, 
con el fin de reducir el daño estructural de la vivienda de adobe. 
 
 
ABSTRACT 
 
Adobe houses represent the most vulnerable building type against a seismic event; for this 
reason study the seismic behavior of the adobe houses was undertake by simulating in a 
shaking table an earthquake and its effects on a 1:2 scale model. The case study chosen 
was the State of Guerrero, Mexico, located in an area of big seismic activity in the country, 
as well as having adobe houses prevailing in this State. From a simple statistical analysis a 
prototype house was obtained. In accordance with the shaking table characteristics and 
dimensions of the housing prototype, a (1:2) factor of scale was defined of the model to 
test. A testing program on adobe bricks to characterize the material and determine the 
compression strength in piles, shearing stress by means of diagonal compression tests on 
adobe bricks, flexural strength, modulus of elasticity and shear. Subsequently was carried 
out a testing program of a scale model. The response of model was studies before the 
effect of movements applied in the base to different intensities to evaluate the variation 
of vibration period, accelerations, displacements, damping, stiffness and shear coefficient 
basal. Addition establishes the respective comparisons with a second model reinforced 
with hexagonal mesh and cement sand ratio 1:3, to reduce the structural damage of the 
adobe house. 
 
 
 
CONTENIDO 
 
1. INTRODUCCIÓN ................................................................................................................................. 1 
1.1 Antecedentes ...................................................................................................................................... 1 
1.2 Planteamiento del problema............................................................................................................... 4 
1.3 Objetivos y alcances ............................................................................................................................ 4 
1.4 Organización del trabajo ..................................................................................................................... 5 
2. VIVIENDAS DE ADOBE EN EL ESTADO DE GUERRERO, MÉXICO ............................................................. 6 
2.1 Materiales de construcción .................................................................................................................6 
2.2 Componentes estructurales ................................................................................................................ 7 
2.3 Peligro sísmico de la región ................................................................................................................. 8 
3. DISEÑO DEL EXPERIMENTO ............................................................................................................... 11 
3.1 Prototipo de vivienda común ............................................................................................................ 12 
3.2 Leyes de similitud .............................................................................................................................. 15 
3.3 Descripción de los modelos escala 1:2 .............................................................................................. 20 
3.3.1 MOD1: modelo sin refuerzo .............................................................................................................................. 20 
3.3.2 MOD2: modelo reforzado .................................................................................................................................. 24 
3.4 Propiedades mecánicas de los materiales ........................................................................................ 27 
3.5 Proceso constructivo ......................................................................................................................... 35 
3.6 Acciones sísmicas .............................................................................................................................. 40 
3.6.1 Análisis Modal..................................................................................................................................................... 40 
3.6.2 Pruebas de vibración ambiental ........................................................................................................................ 42 
3.6.3 Registro sísmico de prueba................................................................................................................................ 43 
3.7 Calibración de la mesa vibradora ...................................................................................................... 44 
3.8 Instrumentación de modelos ............................................................................................................. 45 
3.9 Programa de pruebas ........................................................................................................................ 47 
4. RESULTADOS EXPERIMENTALES ......................................................................................................... 48 
4.1 Descripción de daños ........................................................................................................................ 48 
4.2 Aceleraciones .................................................................................................................................... 53 
4.3 Desplazamientos ............................................................................................................................... 56 
4.4 Periodo fundamental ........................................................................................................................ 59 
4.5 Porcentaje de amortiguamiento crítico ............................................................................................ 62 
4.6 Comportamiento histerético ............................................................................................................. 68 
4.6.1 Comportamiento de la rigidez y coeficiente del cortante basal ..................................................................... 71 
4.7 Diferencias de la respuesta sísmica del modelo sin refuerzo con el reforzado ................................. 76 
5. CONCLUSIONES................................................................................................................................. 81 
REFERENCIAS ....................................................................................................................................... 84 
 
 
 
 
 
 
 
COMPORTAMIENTO SÍSMICO DE LA VIVIENDA DE ADOBE BASADO EN PRUEBAS EN MESA VIBRADORA 
DE DOS MODELOS A ESCALA 
 
1 
 
 
 
 
 
CAPÍTULO 1 
 
 
 
 
 
INTRODUCCIÓN 
 
 
 
1.1 Antecedentes 
 
La gran vulnerabilidad sísmica que poseen las viviendas de adobe ha originado la 
preocupación y atención de diversos investigadores, que los ha llevado a estudiar de 
forma experimental y analítica, el comportamiento de las viviendas de adobe ante 
eventos sísmicos, así también como las propiedades mecánicas del adobe: Meli, 1978; 
Hernández, 1979; Barrios, 1986; Alarcón y Alcocer, 1999; Quiun, 1999; Zegarra, 2001; 
Salgado, 2002; San Bartolomé, 2003; Blondet, 2003; Torrealva, 2003; Yamin, 2005; Arroyo, 
2010; Moreno, 2011, etc. A continuación se presenta un resumen de investigaciones 
tendientes a mejorar la capacidad sismorresistente de las viviendas de adobe llevadas a 
cabo en diversos países. 
 
El Salvador 
 
En 1977 la Fundación Salvadoreña de Desarrollo y Vivienda Mínima emprendió un 
programa de investigación de materiales para vivienda de bajo costo, con el objeto de 
buscar los medios para mitigar los daños futuros por sismos. El proyecto piloto se 
desarrolló en la ciudad de San Miguel, al oriente del país, donde son escasos los 
materiales más modernos para la construcción. La investigación se inició realizando un 
inventario de los materiales locales próximos al sitio del proyecto, y se concentró en el uso 
del adobe estabilizado, que tiene mejores características que el adobe común (Hernández, 
1991). Se prepararon varias muestras con el material con el que se elaboraría el adobe 
estabilizado, con el fin de observar su comportamiento ante diferentes tipos de ensayes. 
Se utilizó arcilla roja, arcilla gris, arena, tierra blanca, y como agentes estabilizadores se 
utilizaron productos asfálticos (aceite quemado) y cal. Los resultados demostraron que la 
cal, como agente estabilizador, mejora notablemente la resistencia a la compresión de las 
unidades de adobe, obteniendo resistencias de 19.9–25.9 kg/cm2. Además, se realizaron 
ensayos para probar la resistencia del adobe al intemperismo y evaluar el efecto de la 
humedad. Los adobes estabilizados con cal y aceite quemado presentaron los mejores 
resultados. 
1. INTRODUCCIÓN 
 
2 
 
Chile 
 
Barrios y colaboradores (1986) estudiaron la respuesta del mortero de barro seco 
variando factores como la arcilla, el limo, la arena y la cantidad de agua de amasado. Para 
el estudio se usó suelo de dos regiones, una al norte de Santiago y otra en la localidad de 
Til-Til, zona eminentemente adobera. Los resultados de este estudio pueden resumirse en 
las siguientes cuatro recomendaciones básicas: primero, emplear suelos con relación 
limo–arcilla cercana a uno. La sumatoria de los mismos se debe encontrar entre el 35 y el 
45 por ciento del total. Segundo, el contenido de arena del suelo debe encontrarse entre 
un 55 y un 65 por ciento, medido en peso del suelo seco. Tercero, la cantidad óptima para 
el agua de amasado depende de las propiedades propias del suelo y de la tecnología 
empleada. En este estudio el óptimo resultó ser el límite líquido más un tercio del índice 
plástico. Cuarto, para que el barro una vez seco alcance características mecánicas 
satisfactorias y uniformes es preciso que se proceda al macerado del suelo en estado 
saturado de 48 a 72 horas. 
 
Perú 
 
En Perú se llevaron a cabo ensayos de simulación sísmica en mesa vibradora, hechos en el 
Laboratorio de Estructuras de la Pontificia Universidad Católica de Perú (PUCP). Se 
estudiaron diversas técnicas de reforzamiento externo a los muros de adobe que fueran 
sencillas, económicas y que previnieran el colapso de los muros. Los ensayos fueron de 
dos tipos: una serie de muros en forma de “U” y módulos de vivienda sin refuerzo y con 
refuerzo(Quiun y otros, 1999). Se concluyó que para viviendas existentes de un piso se 
podía lograr el objetivo de prevenir el colapso reforzando las zonas más débiles, que son 
las esquinas o uniones de muros, así como la parte superior de los muros. Para esto, se 
clavaron franjas de malla electrosoldada en forma vertical y horizontal (simulando 
columnas y vigas) en ambas caras del muro recubiertas con mortero de cemento. 
 
Colombia 
 
En la Universidad de los Andes, Bogotá, Colombia, se realizó un estudio sobre el 
comportamiento sísmico y opciones de rehabilitación de edificaciones en adobe y tapia 
pisada con base en modelos a escala 1:5 ensayados en mesa vibradora. Las opciones de 
refuerzo estudiadas fueron de dos tipos. El primero, reforzamiento con malla y mortero 
de cal en franjas horizontales y verticales y el segundo reforzamiento mediante elementos 
confinantes de madera. Los resultados de la investigación permitieron establecer las 
ventajas y desventajas de cada uno de los sistemas de rehabilitación analizados Además, 
encontraron que, a pesar de la alta vulnerabilidad sísmica de estos sistemas constructivos, 
el método de rehabilitación con elementos de madera confinantes representa una 
alternativa viable y atractiva para la disminución del riesgo en este tipo de construcciones 
(Yamín et al, 2005). 
 
1. INTRODUCCIÓN 
 
3 
 
México 
 
En el Instituto de Ingeniería de la Universidad Nacional Autónoma de México, Meli y 
Hernández (1978) realizaron un estudio analítico y experimental de la vivienda de adobe. 
En el estudio analítico, se analizó que el modo fundamental de vibración se relaciona con 
la deformación en flexión de los muros largos. Para la evaluación de los efectos dinámicos 
en la vivienda de adobe, realizaron ensayes en mesa vibradora de cinco modelos: dos sin 
refuerzo, identificados como modelo 1 y 4 y uno con cadena de concreto - modelo 2; los 
dos modelos restantes se obtuvieron reforzando los dos previamente ensayados sin 
refuerzo alguno y que habían sido llevados a un estado de daño muy avanzado; uno se 
reforzó con malla - modelo 3 y otro con tirantes - modelo 5. Sus autores concluyeron que 
el procedimiento de refuerzo más eficaz fue a través de una malla de acero clavada a 
ambos lados del muro. Este sistema proporciona, además, una protección del adobe 
contra la intemperie manteniendo íntegras sus propiedades con el tiempo. 
 
En 1999, Alarcón, de la Universidad Michoacán de San Nicolás Hidalgo en conjunto con 
Alcocer, del Centro Nacional de Prevención de Desastres (CENAPRED), evaluaron el 
comportamiento ante cargas laterales cíclicas reversibles de tres muros cuadrados a 
escala natural de adobe con diferente modalidad de refuerzo: malla electrosoldada 6x6 
10/10 y malla hexagonal calibre 20, abertura 50 mm, ambos tipos de refuerzo fueron 
recubiertos con un aplanado del mismo tipo de mortero cemento arena (1 ½:4 ½). 
Obtuvieron un esfuerzo cortante promedio del muro sin refuerzo de 0.3 kg/cm2, del muro 
reforzado con malla hexagonal de 2.4 kg/cm2, y de 2.5 kg/cm2 para el muro reforzado con 
malla electrosoldada. En comparación con el muro sin refuerzo, los reforzados con malla 
exhibieron resistencia a cargas laterales superiores, degradación de resistencia menos 
pronunciada, distribución de daños más uniformes y menor anchura de grietas. 
 
Moreno y Martínez (2011), de la Escuela Militar de Ingenieros, realizaron un estudio de 
las propiedades mecánicas del adobe mejorado con diferentes materiales: cemento, cal y 
lirio acuático. Obtuvieron que la resistencia a compresión del adobe mejorado con 
cemento (20 kg/cm2), respecto a uno tradicional (3.8 kg/cm2), mejora sustancialmente, sin 
embargo, al agregar cal o lirio acuático, sus propiedades mecánicas no aumentan. 
 
Del 2010 a la fecha, en la Universidad Autónoma de Guerrero, Arroyo y colaboradores, 
han emprendido un amplio programa de investigación sobre las viviendas de adobe en 
conjunto con el Instituto de Ingeniería de la UNAM. Han ejecutado inspecciones de campo 
en las siete regiones que componen el estado Guerrero, para evaluar el estado de las 
viviendas y determinar las principales características geométricas. Han obtenido muestras 
de adobe para determinar las propiedades mecánicas del material y la variación de la 
resistencia del adobe bajo diferentes contenidos de humedad. Se han ejecutado pruebas 
de carga cíclica reversible en muros y han instrumentado con acelerógrafos viviendas 
representativas para obtener las propiedades dinámicas. 
 
1. INTRODUCCIÓN 
 
4 
 
Actualmente, como parte de los trabajos interinstitucionales del proyecto, se realizó un 
estudio del comportamiento sísmico mediante ensayes en mesa vibradora de dos 
modelos escala 1:2 de la vivienda típica de adobe guerrerense. 
 
 
1.2 Planteamiento del problema 
 
El estudio de la vivienda de adobe se sustenta en dos hechos cruciales. Primero, el estado 
de Guerrero se ubica en una de las zonas de mayor actividad sísmica de México y 
segundo, tiene un elevado número de viviendas de adobe que aún prevalecen: 
 
• Actualmente una de las zonas de mayor peligro sísmico en México es la Brecha de 
Guerrero. En su porción noroeste (Zihuatanejo-Acapulco), se originaron grandes 
sismos en 1899 (M 7.9), 1907 (M 7.6), 1908 (M 7.5), 1909 (M 7.2) y 1911 (7.5); desde 
entonces no han ocurrido sismos importantes en esa zona. Además en la porción 
sureste de esta brecha, que va desde Acapulco hasta los límites con Oaxaca, se han 
registrado eventos sísmicos importantes en 1957 (M 7.8), 1962 (M 7.2, 7.1), 1982 (M 
7.0), 1989 (M 6.9), 1995 (M 7.3) y recientemente el 20 de marzo de 2012 (M 7.4). Es 
notable que la ocurrencia de estos eventos naturales es latente. 
 
• De acuerdo con el Censo General de Vivienda (INEGI, 2000), alrededor de 48.4 % de 
los guerrerenses habitan en viviendas cuyos muros están hechos de adobe. Si bien, 
existe un decremento a nivel estatal, no sucede así a nivel local. Por ejemplo en la 
región montaña del estado de Guerrero, donde la vivienda de adobe en el año 2000 
era del orden del 59 %, aumentó a 61.2 % para el 2010. En la región Costa Chica, 
donde la vivienda de adobe pasó del año 2000 al 2010, de 54 % a 53.8 %, 
respectivamente. Estas estimaciones reflejan que la vivienda de adobe lejos de 
desaparecer, se mantiene vigente y sigue siendo para la mayoría de la población 
guerrerense la única opción para poseer una vivienda. 
 
Por estas razones, se ha realizado un estudio del comportamiento sísmico de la vivienda 
de adobe del estado de Guerrero, permitiendo retomar los estudios necesarios para 
continuar con la acumulación de información y pruebas que sustenten poner en práctica 
un programa federal de apoyo al reforzamiento de estas viviendas. 
 
 
1.3 Objetivos y alcances 
 
Estudiar el comportamiento símico de la vivienda de adobe típica del estado de Guerrero, 
México, por medio de la simulación de un sismo y sus efectos sobre dos modelos a escala 
1:2 en una mesa vibradora. Esto permitirá contribuir al entendimiento y avance del 
conocimiento de parámetros fundamentales, como el periodo de vibrar, 
amortiguamiento, cortante basal, entre otros, que describen el comportamiento de estas 
1. INTRODUCCIÓN 
 
5 
 
viviendas ante aceleraciones crecientes. Así como también identificar las diferencias del 
comportamiento sísmico entre un modelo sin refuerzo y otro que incluya una técnica de 
refuerzo eficiente, práctica y económica. 
 
De esta manera se han planteado los siguientes objetivos: 
 
• Obtener un prototipo de vivienda de la región, para poder establecer las 
características del modelo a ensayarse en una mesa vibradora, simulando 
adecuadamente un sismo que sea capaz de excitar a la vivienda común de adobe. 
 
• Analizar las implicaciones de la modelación elegida, derivada de la teoría de 
modelación estructural (leyes de similitud) para el estudio del modelo. 
 
• Determinar las principales propiedades mecánicas del adobe: esfuerzo a compresión 
axial y diagonal,tensión por flexión, módulo de elasticidad y módulo de cortante. 
 
• Evaluar la variación del periodo de vibrar, aceleraciones, desplazamientos, 
amortiguamiento, rigidez y cortante basal del modelo, durante la aplicación de un 
sismo. 
 
• Evaluar la respuesta dinámica de un segundo modelo reforzado, y realizar las 
respectivas comparaciones con respecto al modelo sin refuerzo. 
 
En este trabajo se ha considerado reproducir, además de los movimientos horizontales, 
las aceleraciones verticales que pueden llegar a ser importantes en sismos de epicentros 
cercanos a las zonas afectadas, como lo es el caso de estudio, y con ello poder evaluar su 
efecto sobre este tipo de viviendas. 
 
 
1.4 Organización del trabajo 
 
El trabajo de investigación se compone de cinco capítulos. En el presente capítulo se ha 
expuesto un panorama general de investigaciones sobre viviendas de adobe que se han 
realizado en diversos países, así como algunos estudios realizados en México. Además se 
hace el planteamiento del problema y se definieron los objetivos y alcances del trabajo. En 
el segundo capítulo se describen las características principales de la vivienda de adobe en 
el estado de Guerrero, como sus materiales de construcción, componentes estructurales y 
el peligro sísmico existente. El capítulo 3 trata lo concerniente al diseño del experimento, 
como se define el prototipo de vivienda y las características de los modelos construidos, 
así como las implicaciones de la modelación elegida, las propiedades mecánicas de los 
materiales, definición de las acciones sísmicas, la instrumentación de los modelos para 
medir su respuesta y el programa de pruebas. En el capítulo 4, se describen los resultados 
experimentales, se hacen las comparaciones de parámetros fundamentales de la 
respuesta dinámica entre el modelo sin refuerzo y el reforzado. Por último, en el capítulo 
6, se presentan las conclusiones. 
COMPORTAMIENTO SÍSMICO DE LA VIVIENDA DE ADOBE BASADO EN PRUEBAS EN MESA VIBRADORA 
DE DOS MODELOS A ESCALA 
 
6 
 
 
 
 
 
CAPÍTULO 2 
 
 
 
 
 
VIVIENDAS DE ADOBE EN EL ESTADO DE GUERRERO, MÉXICO 
 
 
 
El estado de Guerrero tiene una población de 3, 388,768 habitantes (INEGI, 2010). Se 
compone de siete regiones económicas: Acapulco, Centro, Norte, Tierra Caliente, Costa 
Chica, Costa Grande y Montaña; y está constituido por 81 municipios. La geomorfología 
del estado es una de las más accidentadas y complejas de México, cuenta con una 
superficie territorial de 64.28 km2. De acuerdo a los índices de marginación en 2005, del 
Consejo Nacional de Población, Guerrero es uno de los estados más pobres de la 
República Mexicana (Anzaldo, 2005). 
 
 
2.1 Materiales de construcción 
 
La vivienda de adobe es un tipo de construcción tradicional que se localiza comúnmente 
en zonas rurales con bajo desarrollo económico y un alto grado de marginación; 
principalmente porque los materiales con los que se construyen estas viviendas son 
básicamente, tierra, paja y agua para los muros, y madera en el sistema de techo, los 
cuales se encuentran en el entorno que habitan, propiciando que sea factible su 
edificación. 
 
El adobe es un tipo de mampostería artesanal muy simple, compuesto por tierra, paja y 
agua. Para su elaboración, primero se elige una zona cercana al lugar de construcción, de 
donde se extraerá la tierra, luego se combina con paja y agua hasta lograr una mezcla 
uniforme y maleable. Por último, la mezcla es colocada en moldes de madera para crear 
las piezas de adobe y posteriormente se dejan secar al aire libre de 30 a 56 días. Cabe 
mencionar que el adobe es un material con múltiples desventajas comparado con 
materiales como la mampostería de barro recocido y concreto. Entre otros, su capacidad 
resistente a esfuerzos de flexión, cortante y compresión axial es muy baja. Además, el 
grado de intemperización al que están expuestos los adobes durante su vida útil, le 
generan una degradación física. Por todo esto, el adobe es uno de los materiales de 
construcción más vulnerables. 
2. VIVIENDAS DE ADOBE EN EL ESTADO DE GUERRERO, MÉXICO 
 
7 
 
2.2 Componentes estructurales 
 
Las viviendas de adobe en el estado de Guerrero se caracterizan por ser de un solo piso, 
con planta rectangular de 33 a 50 m2 de área en promedio, muros longitudinales con una 
altura de 2.4 a 2.7 m y muros transversales de 3 a 3.9 m de altura, cuyo espesor va de 28 a 
35 cm (Tabla 2.1). Por lo regular, no cuentan con muros divisorios intermedios. 
 
Tabla 2.1 Dimensiones de muros que componen la vivienda de adobe, en el estado de 
Guerrero, México 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Suelen tener dos puertas de acceso, ubicadas una en cada muro longitudinal, con 
dimensiones de 0.7 a 1.2 m de ancho y con una altura en promedio de 2 m. Por lo regular 
presentan una ventana de 0.3 a 1 m2 de área, ubicada en algún muro longitudinal. En 
puertas y ventanas se colocan dinteles de madera de 3 a 5 cm de espesor y con una 
longitud de apoyo sobre muros de 20 a 30 cm en promedio (Figura 2.1). El material 
empleado para juntear las piezas de adobe se hace con un mortero compuesto por tierra, 
agua y pasto seco para formar un lodo cuyo espesor de la junta va de 2.5 a 3.5 cm. La 
cimentación comúnmente está compuesta por zapatas corridas de piedra braza (Figura 
2.1) junteada con el mismo tipo de mortero que se ocupa para las piezas de adobe. 
Normalmente tiene profundidades de entre 60 a 80 cm y sobresale del terreno natural 
entre 30 a 40 cm para evitar la intemperización de la parte inferior de los muros de adobe 
(Arroyo, 2010). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 2.1 Dintel en puerta (izquierda) y cimentación de piedra braza (derecha) 
Dintel 
2. VIVIENDAS DE ADOBE EN EL ESTADO DE GUERRERO, MÉXICO 
 
8 
 
 
El sistema de techo es a dos aguas con inclinaciones de 13 a 25 grados. Su cubierta es de 
teja de barro recocido y los elementos que lo componen son una viga longitudinal robusta 
de madera que se apoya en los muros transversales (muros cabeceros) y en dos puntales 
de madera, estos últimos se conectan a una viga transversal ubicada a cada tercio del 
claro y se apoyan sobre los muros longitudinales. Sobre los muros y viga longitudinal 
descansan polines de madera, también conocidos como “madrinas o listones”, los cuales 
se colocan a una separación promedio de 60 cm. Transversalmente a los polines se 
colocan fajillas de madera a cada 25 cm, que sostendrá las tejas de barro recocido (Figura 
2.2). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 2.2 Sistema de techo en viviendas de adobe 
 
 
 
2.3 Peligro sísmico de la región 
 
De acuerdo con la regionalización sísmica de la República Mexicana, el estado de Guerrero 
se ubica en la zona D, que representa la región de mayor peligro sísmico. Su actividad 
sísmica es elevada y son muchos los eventos que han dejado evidencias de los daños 
provocados en las viviendas de adobe. Sólo por mencionar algunos eventos recientes, 
tenemos por ejemplo: 
 
• Ometepec, Guerrero, 1995: este sismo con magnitud Mw = 7.3, se originó en las costas 
de Guerrero el día 14 de septiembre de 1995. Se confirmó que numerosas viviendas de 
adobe fueron las más afectadas, lo que produjo un saldo de más de 5,000 damnificados 
(Sordo, 1996). 
 
• Caleta de Campos, 1997: sismo con magnitud Mw = 7.2, del 11 de enero de 1997, 
afectó a varias comunidades en el estado de Michoacán, donde de aproximadamente 
1,757 viviendas de adobe revisadas, el 74 % presento daños considerados reparables y 
un 26 % experimentó daño severo o colapso de la vivienda (Rodríguez, 1997). 
Viga longitudinal 
Viga transversal 
Puntal 
Polines 
Teja 
Fajillas 
2. VIVIENDAS DE ADOBE EN EL ESTADO DE GUERRERO, MÉXICO 
 
9 
 
• Coyuca de Benítez, Guerrero, 2001: sismo con magnitud Mw = 6.1, del 7 de octubre de 
2001, fue sentido con gran intensidad en las ciudades de México y Acapulco. La zona 
más afectada por este fenómeno natural se concentró en el municipio de Coyuca de 
Benítez. En esta zona se produjo el colapso devarias viviendas, paredes y bardas. La 
mayoría sino la totalidad de la viviendas seriamente afectadas, son de adobe (SSN, 
2001). 
 
• Ometepec, Guerrero, 2012: sismo con magnitud Mw = 7.4, localizado en las cercanías 
de Ometepec, Guerrero y Pinotepa Nacional, Oaxaca, ocurrió el 20 de marzo de 2012. 
Fue sentido con mayor intensidad en la región Costa Chica del estado de Guerrero. En 
cifras oficiales preliminares se reportan aproximadamente más de 1,000 viviendas con 
diversos tipos de daños; las más afectadas fueron las viviendas de adobe. También fue 
sentido en gran parte de la zona centro de la República Mexicana. 
 
Es notorio que la ocurrencia de un sismo de mediana o gran magnitud, afecta 
principalmente a la vivienda de adobe (Figura 2.3). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 2.3 Daños en viviendas de adobe del estado de Guerrero, por el sismo del 20 de 
marzo de 2012, Mw = 7.4 
 
Los daños observados son graves y similares para este tipo de vivienda. Se caracterizan 
principalmente por el agrietamiento vertical en las esquinas de los muros, originado por 
los esfuerzos de tensión producidos debido a la flexión fuera del plano de los muros 
longitudinales (Figura 2.4). Este movimiento oscilatorio de los muros fuera de su plano es 
también ayudado por el empuje del sistema de techo. Otro tipo de falla presente, es el 
desprendimiento parcial del muro en las esquinas, también conocido como dislocamiento, 
provocado de igual manera, por la concentración de esfuerzos en estas zonas de unión 
entre muros. Además, en muros largos cuya longitud sin apoyos intermedios entre altura, 
es del orden o mayor a dos, se presentan grietas verticales y consecuentemente el 
derrumbamiento parcial del muro en la parte central superior, debido principalmente, al 
2. VIVIENDAS DE ADOBE EN EL ESTADO DE GUERRERO, MÉXICO 
 
10 
 
movimiento del muro fuera de su plano y al empuje del sistema de techo sobre el muro en 
el cual se apoya. Las grietas inclinadas son fallas por cortante (tensión diagonal), que se 
presentan en muros cortos y segmentos delimitados por aberturas de ventanas y puertas. 
Estas grietas también suelen presentarse en viviendas donde el sistema de techo forma un 
diafragma rígido que trasmite adecuadamente las fuerzas inerciales del sistema de techo a 
los muros que son paralelos a las fuerzas sísmicas (Flores, 2001). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 2.4 Fallas principales en viviendas de adobe (Flores, 2001) 
 
También se presentan grietas en los puntos de apoyo de las vigas transversales y viga 
longitudinal, debido a la concentración de esfuerzos, así como agrietamiento vertical bajo 
la viga longitudinal en muros transversales, debido al movimiento de la vivienda en su 
dirección longitudinal y a desplazamientos relativos entre el tímpano y el cuerpo principal 
del muro transversal. Otro tipo de daños comunes son grietas en las esquinas de puertas y 
ventanas. Estos daños pueden ir desde agrietamientos ligeros hasta el colapso parcial o 
total de la vivienda. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 2.5 Grietas por acciones sísmicas perpendiculares al plano del muro (Arroyo, 2010) 
COMPORTAMIENTO SÍSMICO DE LA VIVIENDA DE ADOBE BASADO EN PRUEBAS EN MESA VIBRADORA 
DE DOS MODELOS A ESCALA 
 
11 
 
 
 
 
 
CAPÍTULO 3 
 
 
 
 
 
DISEÑO DEL EXPERIMENTO 
 
 
 
Para estudiar el comportamiento sísmico de la vivienda de adobe se recurrió a pruebas 
dinámicas mediante la simulación de un sismo y sus efectos sobre un modelo a escala 1:2 
en una mesa vibradora. Las viviendas de adobe en términos de resistencia representan el 
tipo de construcciones más vulnerables frente a un evento sísmico. Para entender su 
comportamiento e implementar estrategias de refuerzo que reduzcan el daño estructural 
se requiere estudiar, de la forma más aproximada, la interacción fenómeno sísmico - 
respuesta estructural. Tomando en cuenta que las características peculiares de las 
construcciones de adobe dificultan el estudio del comportamiento ante cargas laterales 
por medio de ensayes sencillos, principalmente por la dificultad de aplicar cargas a los 
especímenes sin que se produzca fallas locales en los puntos de aplicación (Meli et al, 
1978). Los experimentos con pruebas dinámicas representan la mejor aproximación del 
efecto sísmico sobre estructuras, por esta razón, se realizaron pruebas de este tipo sobre 
dos modelos a escala, representativos de la vivienda típica de adobe en el estado de 
Guerrero, México. 
 
El Instituto de Ingeniería de la UNAM cuenta con una mesa vibradora de aluminio, tipo 
biaxial, con un tamaño de 4 x 4 m y que puede soportar modelos de hasta 20 toneladas. 
Para transmitir el movimiento a la mesa vibradora cuenta con cuatro actuadores 
horizontales y cuatro verticales. Su sistema de control digital permite controlar, en tiempo 
real, cinco grados de libertad de modo independiente o simultáneo: dos desplazamientos, 
horizontal y vertical y tres rotaciones. Los desplazamientos máximos que alcanza son de 
± 150 mm horizontalmente y ± 75 mm verticalmente. Las aceleraciones máximas que 
alcanza son: 1.2 g y 2 g en dirección horizontal y vertical respectivamente. Además cuenta 
con un sistema de adquisición de datos con capacidad para 96 canales y el intervalo de 
frecuencias que se puede aplicar es de 0.1 a 50 Hz (Alcocer y Murià, 1997). 
3. DISEÑO DEL EXPERIMENTO 
 
12 
 
De acuerdo con las características de la mesa vibradora y dimensiones del prototipo de 
vivienda común, se definió el factor de escala del modelo a ensayar, que en este caso 
resultó de 2. Con el factor de escala definido se obtuvieron dimensiones geométricas de 
un modelo que permite aprovechar al máximo el área de la mesa vibradora, de esta 
manera, se evita utilizar un factor de escala mayor, lo cual se reflejaría en un modelo más 
pequeño y menos representativo. 
 
 
3.1 Prototipo de vivienda común 
 
Debido a que no existe una base de datos completa sobre las características geométricas 
de la vivienda de adobe del estado de Guerrero, en fuentes oficiales como INEGI o el 
Instituto de la Vivienda del Sur, el prototipo de vivienda común se definió a partir de un 
análisis estadístico simple de las características geométricas de la vivienda de adobe en las 
siete regiones que componen el estado de Guerrero, México (Figura 3.1). Primero se eligió 
una población representativa de cada región, con más de 10,000 habitantes. De esta 
manera, se eligieron las poblaciones de Xaltianguis, en la región Acapulco; Atoyac de 
Álvarez, en la región Costa Grande; San Luis Acatlán, en la región Costa Chica; Zumpango 
del Río, en la región centro; Iguala, en la región Norte; Arcelia, en la región Tierra Caliente 
y Tlapa de Comonfort, en la región de la Montaña. Una vez determinada la población, del 
mapa de la localidad se hizo una selección aleatoria simple por cuarteos de la zona 
territorial de la población y de la cual se obtendrían las viviendas de adobe. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 3.1 Regiones que integran el estado de Guerrero, México 
 
 
 
Posteriormente se eligieron tres viviendas de adobe de cada una de las siete poblaciones 
representativas (Figura 3.2) y por último se registraron sus principales características 
geométricas. 
 
3. DISEÑO DEL EXPERIMENTO 
 
13 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 3.2 Viviendas de adobe en el estado de Guerrero, México (Cortesía de Roberto 
Arroyo Matus) 
 
 
De este análisis estadístico simple, se obtuvieron las dimensiones geométricas del 
prototipo; las dimensiones en planta definidas son de 4.7 x 7 metros, altura de 3.5 m y 2.5 
m en muros transversales y longitudinales respectivamente, con un espesor de 30 cm. Dos 
puertas de acceso de 2 m de altura y 1 m de acho, ubicadas al centro de los muros 
longitudinales, una ventana de 1 m2 en un muro longitudinal y sistema de techo a dos 
aguas, compuesto por una viga longitudinal, dos vigas transversales, dos puntales, polines, 
fajillas de madera y teja de barro recocido (Figura3.3). 
 
 
 
 Acotaciones en m 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 3.3 Vista en planta y elevación del prototipo de vivienda de adobe 
 
 
3. DISEÑO DEL EXPERIMENTO 
 
14 
 
Acotaciones en m 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 3.4 Prototipo de vivienda de adobe, en el estado de Guerrero, México 
 
 
En estudios previos, Meli et al (1978), cuantifican el peso del sistema de techo en 50 
kg/m2, mientras que Arroyo et al (2010), reportan valores de 56 kg/m2. El peso total del 
sistema de techo del prototipo definido, se calculó en 2.58 t y el peso por unidad de área 
en planta de 57 kg/m2 (Tabla 3.1). 
 
Tabla 3.1 Cuantificación del peso del techo en el prototipo 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
*Peso volumétrico estimado (Arroyo, 2010) 
* 
3. DISEÑO DEL EXPERIMENTO 
 
15 
 
Notación: 
 
A Aceleración 
L Longitud 
M Masa 
T Tiempo 
ρ Densidad de masa 
γ Peso volumétrico 
σ Esfuerzos dinámicos 
 
 
 
vσ Esfuerzos inducidos en condición estática 
m Relativo al modelo 
p Relativo al prototipo 
S Factor de escala 
 
elodelParámetro
prototipodelParámetro
S
mod
= 
El peso por metro cuadrado del techo, resulta muy cercano a otros valores reportados en 
investigaciones anteriores, por lo que el prototipo representa adecuadamente las 
principales características geométricas de los muros y del sistema de techo más comunes 
en las viviendas de adobe del estado de Guerrero, México. 
 
 
3.2 Leyes de similitud 
 
Las leyes de similitud o escala constituyen el fundamento de la teoría de modelación y son 
usadas para diseñar, ensayar e interpretar los resultados de un modelo en estudio. Los 
requerimientos de similitud establecen relaciones entre las cantidades físicas del modelo 
(qm) y el prototipo (qp) en cuanto a geometría, materiales, condiciones de frontera, 
condiciones de carga y respuesta estructural. Dichas relaciones son derivadas a partir del 
análisis dimensional y se establecen de tal forma que el comportamiento del prototipo 
pueda ser expresado como una función directa del comportamiento observado en el 
modelo por medio del factor de escala (Sq,) que relaciona la similitud entre el modelo y el 
prototipo: qp = qm Sq (Arias, 2005). 
 
Las principales relaciones dimensionales que deben cumplirse para reproducir 
correctamente el comportamiento dinámico son (Hernández y Meli, 1981): 
 
p
ppp
m
mmm
M
LT
M
LT
22 σσ = ………. (3.1) 
p
pp
m
mm
L
TA
L
TA
22
= ………. (3.2) 
p
pp
m
mm
M
L
M
L
33 ρρ = ………. (3.3) 
Para la condición estática: 
vp
pp
vm
mm
LL
σ
ρ
σ
ρ = ………. (3.4) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3. DISEÑO DEL EXPERIMENTO 
 
16 
 
De las principales relaciones dimensionales se derivan las siguientes ecuaciones: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Para el estudio del comportamiento dinámico del modelo, se plantean las siguientes 
hipótesis: 
 
• Las dimensiones del modelo ( mL ) son obtenidas a partir de las dimensiones del 
prototipo ( pL ) afectadas por el factor de escala elegido ( LS ). 
L
p
m S
L
L =
 
• Los materiales usados en el modelo, tienen las mismas propiedades mecánicas que 
los materiales usados en el prototipo. 
1== γρ SS 
 
A partir de las hipótesis planteadas y de las ecuaciones 3.5 a 3.8, se obtienen las siguientes 
relaciones de similitud del modelo como una función del prototipo por el factor de escala, 
para los parámetros de masa, tiempo, aceleración y esfuerzos inducidos en condiciones 
estáticas: 
 
 Fijando 1=σS 
 1== γρ SS 
 
Masa 
 
De la ecuación 3.7 
333 )1( LLLM SSSSS === ρ 
3
LM SS = ………. (3.9) 
De la ecuación 3.1 
 
2/1






=
L
M
T SS
S
S
σ
 ...…. (3.5) 
 
De la ecuación 3.2 
 
2
T
L
A
S
S
S = ……. (3.6) 
De la ecuación 3.3 
 
 
3
LM SSS ρ= ………. (3.7) 
 
De la ecuación 3.4 
 
Lv SSS ρσ = ………. (3.8) 
 
3. DISEÑO DEL EXPERIMENTO 
 
17 
 
Como: 
m
p
M M
M
S = 
Por lo tanto: 
3
L
p
m
S
M
M = ………. (3.10) 
 
La ecuación 3.10 indica que la masa del modelo ( mM ) será igual a la masa del prototipo 
( pM ) entre el factor de escala al cubo (
3
LS ). 
 
Tiempo 
 
De las ecuaciones 3.5 y 3.9 
( ) LL
L
L
L
M
T SSS
S
SS
S
S ==






=





=
2/12
2/132/1
)1(σ 
LT SS = ………. (3.11) 
Como: 
m
p
T T
T
S = 
Por lo tanto: 
L
p
m S
T
T = ………. (3.12) 
 
La ecuación 3.12 indica que el tiempo en el modelo ( mT ) será igual al tiempo del prototipo 
( pT ) entre el factor de escala ( LS ). 
 
Aceleración 
 
De las ecuaciones 3.6 y 3.11 
LL
L
T
L
A SS
S
S
S
S
1
22 ===
 
L
A S
S
1= ………. (3.13) 
Como: 
m
p
A A
A
S = 
Por lo tanto: 
pL
L
p
m ASS
A
A ==
/1 
………. (3.14) 
3. DISEÑO DEL EXPERIMENTO 
 
18 
 
La ecuación 3.14 indica que la aceleración del modelo ( mA ) será igual a la aceleración del 
prototipo ( pA ) multiplicado por el factor de escala ( LS ). 
 
Las ecuaciones 3.10, 3.12 y 3.14 sirven para representar adecuadamente el 
comportamiento dinámico del modelo y fueron obtenidas de haber aplicado leyes de 
similitud e hipótesis simples. Se aprecia que resulta práctico representar los parámetros 
de tiempo y aceleración. La similitud de masa entre el modelo y el prototipo, se cumple, 
siempre y cuando el modelo sea escalado en sus tres dimensiones y construido con los 
mismos materiales del prototipo. 
 
 
Esfuerzos inducidos en condiciones estáticas 
 
Para modelos de similitud simple, como en este estudio, se requiere hacer 
compensaciones para asegurar la similitud en distribución de masas y esfuerzos de 
trabajo. Bajo condiciones estáticas, es necesario cumplir que los esfuerzos en los muros 
del modelo, sean iguales a los esfuerzos en los muros del prototipo (Tomazevic y 
Velechovsky, 1992), de esta forma se podrá lograr la similitud del mecanismo de falla en el 
modelo. 
 
Analizando bajo las mismas leyes de similitud e hipótesis simples planteadas para este 
estudio, el parámetro de esfuerzos inducidos en condiciones estáticas, resulta lo 
siguiente: 
 
De la ecuación 3.8 
LLLv SSSSS === )1(ρσ 
Lv SS =σ …….…. (3.15) 
Como: 
mv
pv
vS σ
σ
σ = 
Por lo tanto: 
L
pv
mv S
σ
σ = ……..…. (3.16) 
 
La ecuación 3.16 indica que los esfuerzos inducidos bajo condiciones estáticas en el 
modelo ( mvσ ) serán iguales a los esfuerzos inducidos en condiciones estáticas del 
prototipo ( pvσ ) entre el factor de escala ( LS ). Como el factor de escala elegido es de dos, 
resulta que los esfuerzos obtenidos bajo condiciones estáticas en los muros del modelo 
serán igual a la mitad de los esfuerzos del prototipo: 
 
2
pv
mv
σ
σ = 
3. DISEÑO DEL EXPERIMENTO 
 
19 
 
Por lo tanto, no existe una igualdad de esfuerzos entre el modelo y el prototipo y no podrá 
reproducirse exactamente los mecanismos de falla en el modelo, pero sí su 
comportamiento dinámico en un estado sin daño. Al evaluar los esfuerzos en el modelo, 
precisamente se corrobora que los esfuerzos en los muros del modelo son la mitad de los 
esfuerzos presentes en el prototipo (Tabla 3.2). 
 
 
Tabla 3.2 Distribución de esfuerzos axiales en muros por peso propio 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 3.5 Nomenclatura de muros para la evaluación de esfuerzos axiales 
3. DISEÑO DEL EXPERIMENTO 
 
20 
 
Para lograr la igualdad de esfuerzos en el modelo, se necesitaría 2.76 t adicionales al peso 
propio de los muros (Tabla 3.3). La distribución de masas en viviendas de adobe difiere de 
otros sistemas estructurales como viviendas con un sistema de techo de losa maciza 
(diafragma rígido) y edificios a base de marcos, sólo por mencionaralgunos sistemas 
estructurales, donde la mayor parte de su masa se ve concentrada en el sistema piso. En 
las viviendas de adobe la mayor cantidad de masa está distribuida en los muros y 
representa el 90.4% (2.76 t) del peso total del modelo (3.05 t), y el sistema del techo 
equivale al 9.6% (0.29 t) de peso, por esta razón, resultaría inadecuado complementar la 
masa faltante en el sistema del techo del modelo para lograr la igualdad de esfuerzos con 
el prototipo, ya que de hacerlo, se estaría afectando el comportamiento dinámico del 
modelo, al concentrar una masa de 2.76 t en el techo del modelo. Lo ideal sería adicionar 
la masa faltante uniformemente en los muros del modelo o en su defecto se crearía un 
material que en el modelo tuviera un peso volumétrico del doble y mismas propiedades 
mecánicas del prototipo, lo cual es difícil de lograr debido a las limitaciones tecnológicas 
con que cuentan nuestros laboratorios. Otra alternativa para cumplir con el requerimiento 
de esfuerzos debido al peso propio del modelo, sería colocando tensores que 
comprimieran a los muros con una fuerza equivalente a la faltante, sin embargo, esta 
técnica no resulta adecuada, dado que afectaría la integridad de los muros de adobe, 
provocando agrietamientos locales en las piezas, juntas o induciendo inestabilidades 
parciales a los muros, por el apriete de los tensores, ya que el adobe es mucho más frágil y 
menos resistente que otros materiales modernos, pudiendo modificar su respuesta 
dinámica. 
 
Dada la complejidad de lograr adicionar la masa uniformemente en los muros del modelo, 
se decidió realizar el estudio enfocándose en reproducir el comportamiento dinámico del 
modelo bajo el efecto de un evento sísmico y evaluar los principales parámetros que 
gobiernan su comportamiento estructural. 
 
 
3.3 Descripción de los modelos escala 1:2 
 
3.3.1 MOD1: modelo sin refuerzo 
 
El modelo uno (MOD1) representa la vivienda de adobe en su estado natural y sin ningún 
tipo de daño. Este servirá como modelo comparativo para poder establecer diferencias en 
términos de comportamiento y resistencia con respecto a un segundo modelo reforzado 
(MOD2). 
 
Las dimensiones finales del modelo se modificaron unos centímetros (Figura 3.6); en la 
dirección transversal se aumentó 9.7 cm y en la dirección longitudinal 14.7 cm, esto con el 
fin de poder hacer coincidir adecuadamente la base metálica del modelo con las 
perforaciones de la mesa vibradora y no tener problemas de sujeción durante los eventos 
sísmicos. 
3. DISEÑO DEL EXPERIMENTO 
 
21 
 
Acotaciones en m 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 3.6 Dimensiones del modelo sin refuerzo (MOD1) 
 
 
El peso total de modelo uno, se estimó en 3.05 t, de los cuales los muros de adobe 
pesaban 2.76 t y el sistema de techo 0.29 t. Mediante un sistema de marcos y cables de 
acero se pudo pesar el modelo por medio de una celda de carga, el cual arrojó un peso 
neto de muros y sistema de techo de 3.055 t (Figura 3.7), valor muy cercano al calculado. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 3.7 Modelo uno (Izquierda), sistema de marcos, cables y celda de carga (Derecha) 
Celda de carga 
3. DISEÑO DEL EXPERIMENTO 
 
22 
 
El sistema de techo se cuantificó en un peso total de 0.32 t y 28.7 kg/m2, esto después de 
haber escalado en sus tres dimensiones: largo, ancho y peralte, los distintos elementos 
que componen el sistema de techo (Tabla 3.3). 
 
Tabla 3.3 Cuantificación del peso del techo en el modelo 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Por razones económicas no fue posible colocar las tejas de barro recocido escaladas, por 
lo que se aumentó únicamente las dimensiones de los barrotes y fajillas, a fin de poder 
compensar el peso faltante de las tejas (Tabla 3.4). La representación física de las tejas de 
barro recocido no resulta importante en la investigación, ya que estas tenderán a 
deslizarse y caer del techo durante los movimientos sísmicos. 
 
Tabla 3.4 Cuantificación del peso del techo en el modelo 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
* 
*Peso volumétrico estimado (Arroyo, 2010) 
*Peso volumétrico estimado (Arroyo, 2010) 
* 
3. DISEÑO DEL EXPERIMENTO 
 
23 
 
Haciendo los ajustes en dimensiones a los barrotes y fajillas del techo (Figura 3.8), se logró 
representar el 91% (0.29 t) del peso total del techo (0.32 t) en el modelo uno. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 3.8 Sistema de techo del modelo uno 
 
 
El mecanismo de falla que se reproducirá será el debido a la flexión de los muros 
longitudinales en dirección perpendicular a su plano. Aplicando los movimientos sísmicos 
en la dirección trasversal del modelo (Figura 3.9). Lo cual provocará principalmente 
agrietamientos verticales en las esquinas de los muros, así como grietas en las esquinas de 
puertas, ventana y puntos de apoyo de la viga longitudinal y transversal. Para el modelo 
reforzado, este será orientado en la misma posición que el modelo sin refuerzo, y el cual 
tendrá un mecanismo de falla similar al modelo sin refuerzo, pero con la diferencia de 
presentar un daño menos severo en las esquinas de los muros, debido al refuerzo 
colocado, que a continuación se describe. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 3.9 Dirección de movimiento sísmico en el modelo 
Barrotes 
Fajilla 
Muro longitudinal 
Muro transversal 
Sistema de techo 
Dirección de movimientos sísmicos 
3. DISEÑO DEL EXPERIMENTO 
 
24 
 
3.3.2 MOD2: modelo reforzado 
 
El modelo dos (MOD2) representa la vivienda de adobe reforzada con una técnica que 
resulta simple y práctica de aplicar. El refuerzo consiste cubrir por ambos lados los muros 
de adobe con una malla hexagonal (Malla gallinero) y mortero cemento arena en 
proporción 1:3 (Figura 3.10). Este modelo tiene las mismas dimensiones geométricas que 
el modelo uno, así como el sistema de techo y únicamente se aumenta el espesor de los 
muros por la colocación de la malla hexagonal y el mortero. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 3.10 Modelo reforzado (MOD2) 
 
La técnica de refuerzo elegida tiene la ventaja de que no implica retirar el techo para su 
aplicación y mejora notablemente su capacidad de resistencia. Además los materiales que 
intervienen son económicos y comerciales en el mercado nacional. Todos esto criterios 
fueron tomados en cuenta para que un futuro a corto plazo, pueda ser aplicado un 
programa de reforzamiento en viviendas de adobe con mayor potencial de colapso 
ocasionado por un evento sísmico. 
 
El espesor del mortero de cemento arena, que se propone utilizar en el prototipo, va de 3 
a 4 centímetros. Si se plantea utilizar en el prototipo un espesor igual a 3 cm, aplicando el 
factor de escala definido en el modelo (1:2), resultaría difícil controlar un espesor de 1.5 
cm de mortero en el modelo. Además, tomando en cuenta que el adobe tiene una 
superficie rugosa, no uniforme y oquedades comunes entre piezas y juntas de los muros, 
seguramente el espesor final quedará aproximadamente igual a 2 cm. Con el fin de poder 
tener un mejor control del espesor del mortero en el modelo, se decidió utilizar un 
espesor de 2 cm de mortero en el modelo reforzado (MOD2). 
 
Con el espesor del mortero definido, la malla hexagonal de refuerzo en el modelo, fue 
obtenida a partir de la cuantía de acero de la malla del prototipo. Estrictamente debe 
cumplirse que la cuantía en el modelo debe ser igual a la cuantía del prototipo, de esta 
manera se definió la malla que fue utilizada en el modelo: 
3. DISEÑO DEL EXPERIMENTO 
 
25 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Al comparar las cuantías entre el prototipo y el modelo se aprecia que la diferencia es 
mínima y por lo tanto se considera aceptable. Además no se encontró otra malla 
comercial cuya cuantía coincidiera exactamente con la del prototipo, por lo que se dejó la 
malla comercial cuya cuantía fuera lo más cercana a la del prototipo. 
 
En la tabla 3.5, se enlistan las principales características de la malla hexagonal (Malla 
gallinero) propuesta a utilizar en el prototipo y modelo.Tabla 3.5 Características de las mallas hexagonales propuestas 
 
 
 
 
 
 
 *Resultados experimentales obtenidos en estudios previos (Alarcón, 1999) 
 
 
En el prototipo la malla hexagonal será fijada a los muros con unos conectores, alambrón 
de ¼” (6 mm), que atraviesen el muro de adobe y se anclen por ambos lados a la malla 
hexagonal, logrando un mejor trabajo conjunto entre el adobe y las capas de refuerzo. 
Estos conectores únicamente irán en el perímetro superior e inferior del muro, a una 
separación de 100 cm. En todo el interior del muro, la malla se fija con unas grapas de 
1“(2.5 cm), también conocidas como grapas para alambre de púas, colocadas a cada 
50 cm (Figura 3.11). Escalando las dimensiones para poder aplicarlas al modelo, resultan 
separaciones de 50 cm para los conectores, alambre calibre 11 (3.05 mm), y en el interior 
se fijará la malla con clavos de longitud 1 ½” (3.8 cm), a cada 25 cm. Estos clavos 
penetrarán en el adobe aproximadamente un 75% de su longitud, y el 25% restante se 
doblará para que se ancle a la malla hexagonal. 
3. DISEÑO DEL EXPERIMENTO 
 
26 
 
Para el modelo no fue posible usar grapas de menor dimensión para fijar la malla 
hexagonal al muro de adobe, ya que agrietaba las piezas de adobe, por esta razón se 
decidió utilizar clavos, los cuales penetraban sin provocar agrietamientos locales. Este 
procedimiento será ilustrado cuando se describa el procedimiento constructivo del 
modelo reforzado. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 3.11 Esquema de ubicación de los conectores y grapas en el prototipo y modelo 
reforzado 
PROTOTIPO MODELO 
Conectores, alambrón de ¼” 
(6 mm), @ 1 m 
Conectores, alambre calibre 
11 (3.05 mm), @ 50 cm 
Grapas de 1” (2.5 cm), @ 50 cm Clavos de 1 ½” de longitud, @25 cm 
C C´ C C´ 
Corte C - C´ Corte C - C´ 
3. DISEÑO DEL EXPERIMENTO 
 
27 
 
De igual forma, mediante una celda de carga, se pesó el modelo dos, que resultó de 4.11 t, 
de los cuales los muros de adobe pesaban del orden de 2.76 t, el mortero cemento arena 
y malla hexagonal peso aproximadamente 1.06 t y el sistema de techo 0.29 t. 
 
 
3.4 Propiedades mecánicas de los materiales 
 
Como parte de la investigación, se realizaron diversas pruebas en especímenes de adobe 
para poder obtener las principales propiedades mecánicas del material utilizado en la 
construcción de este tipo de viviendas comunes en el sur de México. 
 
Del análisis estadístico se obtuvo un promedio de las dimensiones del adobe, el cual 
resultó de 45 cm de largo, 30 cm de ancho y 9 cm de espesor. De acuerdo con esto, se 
mandaron a elaborar las piezas de adobe escaladas en 1:2, con dimensiones de 22.5 cm de 
largo, 15 cm de ancho y 4.5 cm de espesor. Las piezas de adobe fueron elaboradas en el 
estado de Guerrero, México, por personas dedicadas a la elaboración artesanal del adobe 
y construcción de este tipo de viviendas; posteriormente fueron trasladadas al laboratorio 
del Instituto de Ingeniería de la UNAM para su estudio y construcción de dos modelos 
(Figura 3.12). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 3.12 Proceso de elaboración de piezas de adobe escaladas 
 
 
 
Pieza prototipo y modelo Tierra Paja 
Mezcla Elaboración Almacenamiento 
Largo 
Ancho 
Espesor 
3. DISEÑO DEL EXPERIMENTO 
 
28 
 
Para obtener las principales propiedades mecánicas del adobe, se construyeron 9 pilas 
para ser ensayadas a compresión axial, 9 muretes para ser ensayados a compresión 
diagonal, 9 pilas para ser ensayadas a flexión y 9 cubos del mortero para obtener su 
resistencia a compresión. Los especímenes tuvieron un tiempo de secado de 56 días y 
registraron un peso volumétrico igual a 1.35 t/m3 (Figura 3.13). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 3.13 Especímenes de adobe: pilas (Izquierda), muretes (Centro) y cubos de mortero 
(Derecha) 
 
 
Resistencia a compresión 
 
Las propiedades geométricas y parámetros de ensaye se definieron siguiendo los 
requisitos del anteproyecto de la norma mexicana: Determinación de la resistencia a 
compresión y módulo de elasticidad de pilas y resistencia a compresión diagonal y módulo 
de cortante de muretes de mampostería de barro y concreto (ONNCCE, 2005). En la tabla 
3.6, se muestran las características geométricas de las 9 pilas construidas para determinar 
la resistencia a compresión axial (fm) y módulo de elasticidad (Em) del adobe. 
 
Tabla 3.6 Características geométricas de pilas a compresión axial 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Las pilas construidas tuvieron una relación de altura/espesor aproximadamente igual a 4, 
ensayadas a una velocidad de carga de 1 t/minuto con 3 ciclos de precarga del orden del 
15 % de la carga máxima esperada, de esta manera se fijó una carga máxima 500 kg para 
los 3 ciclos de precarga y en el cuarto ciclo se llevó a la falla el espécimen (Figura 3.14). 
3. DISEÑO DEL EXPERIMENTO 
 
29 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 3.14 Ensaye de pilas (Izquierda) y algunos tipos de fallas (Derecha) 
 
 
De la carga axial máxima dividida entre el área bruta de la pieza se obtuvo el esfuerzo a 
compresión axial; en la tabla 3.7 se puede apreciar los esfuerzos obtenidos ya 
multiplicados por su respectivo factor correctivo de esbeltez. El módulo de elasticidad se 
obtuvo a partir de las gráficas esfuerzo deformación de las pilas ensayadas a compresión, 
y se calculó como la relación entre el esfuerzo y la deformación unitaria axial, medida 
dentro del comportamiento elástico. 
 
Tabla 3.7 Esfuerzos resistentes en compresión (fm) y módulos de elasticidad (Em) en pilas 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 3.15 Curvas de esfuerzo deformación en pilas a compresión axial 
3. DISEÑO DEL EXPERIMENTO 
 
30 
 
Durante la aplicación de los 3 ciclos de precarga, se observa que se presenta un cambio de 
la rigidez del adobe, a medida que se incrementan los ciclos de precarga; esto se atribuye 
a un reacomodo y aplastamiento interno de las juntas (Figura 3.15). La repetición de 
ciclos de precarga origina además deformaciones axiales acumuladas, y hasta el cuarto 
ciclo se logra una mejor estabilización de su comportamiento y definición del rango 
elástico. Por esta razón, el módulo de elasticidad fue calculado con los datos medidos del 
último ciclo de carga llevado a la falla. 
 
La pendiente que define al módulo de elasticidad, se tomó como la tangente de la curva 
esfuerzo deformación que quedó definida entre dos puntos, los cuales son el esfuerzo 
correspondiente para una deformación unitaria axial igual a 50 millonésimas (0.000050) y 
la correspondiente deformación unitaria axial para un esfuerzo que va del 15 al 20 % del 
esfuerzo máximo a compresión, esto como ya se mencionó anteriormente es por 
observarse en esta zona un rango elástico mejor definido. Aunque los lineamientos de la 
norma mexicana (ONNCCE, 2005) indican que debe hacerse al 40 % de la carga máxima, 
este criterio es más apropiado para otros materiales donde existe un mejor control de 
calidad y cuyas resistencias son mayores que el adobe. Por eso no resulta adecuado 
aplicar estrictamente el criterio de la norma mexicana para la determinación del módulo 
de elasticidad, y se opta por determinar este parámetro a niveles de esfuerzos donde se 
defina un rango elástico. 
 
Finalmente de las resistencias medidas en las pilas ensayadas, se obtuvo un promedio de 
dichos parámetros, de esta manera se tiene un esfuerzo a compresión axial (fm) de 12.3 
kg/cm2 (1.2 MPa) y un módulo de elasticidad (Em) promedio igual a 2,409 kg/cm
2 (236.2 
MPa). 
 
 
Resistencia a cortante 
 
Por medio de ensayes en muretes a compresión diagonal se obtuvo el esfuerzo a 
compresión diagonal (ν m) y el módulo de cortante (Gm). Cada murete está formado por 
una pieza y media, y un número de hiladas tal que sea aproximadamente cuadrado. Las 
características geométricas se presentan en la tabla 3.8. 
 
Tabla 3.8 Características geométricas de muretes a compresión diagonal3. DISEÑO DEL EXPERIMENTO 
 
31 
 
Los muretes fueron ensayados a una velocidad de carga de 500 kg/minuto con 3 ciclos de 
precarga del orden del 15 % de la carga máxima esperada, de esta manera se fijó una 
carga máxima 130 kg para los 3 ciclos de precarga y en el cuarto ciclo de igual forma como 
en las pilas se llevó a la falla el espécimen (Figura 3.16). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 3.16 Ensaye de muretes (Izquierda) y algunos tipos de fallas (Derecha) 
 
El esfuerzo cortante (ν m) se calculó como el cociente de la carga máxima aplicada entre el 
área de la diagonal del murete (Pmáx/t.Lc). En la tabla 3.9 se puede apreciar la variación de 
los esfuerzos cortantes obtenidos. El módulo de cortante (Gm) se obtuvo a partir de las 
gráficas esfuerzo cortante - deformación angular de los muretes ensayados a compresión 
diagonal, y se calculó como la relación entre el esfuerzo y la deformación medida dentro 
del comportamiento elástico. 
 
Tabla 3.9 Esfuerzos a compresión diagonal (ν m) y módulos de cortante (Gm) en muretes 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
En cuanto a la aplicación de los ciclos de precarga en los muretes a compresión diagonal, 
se apreció un comportamiento similar al observado en los ensayes de las pilas a 
compresión axial. Ya que de igual forma se presenta un reacomodo y aplastamiento de las 
juntas, que provocan deformaciones angulares acumuladas y aproximadamente después 
del cuarto ciclo de precarga se estabiliza su comportamiento (Figura 3.17). El módulo de 
cortante fue calculado con los datos medidos del último ciclo de carga llevado a la falla. 
3. DISEÑO DEL EXPERIMENTO 
 
32 
 
El módulo de cortante, se tomó como la tangente de la curva esfuerzo cortante 
deformación angular que quedó definida entre dos puntos, los cuales son el esfuerzo 
cortante correspondiente para una deformación angular igual a 50 millonésimas 
(0.000050) y la correspondiente deformación angular para un esfuerzo cortante del orden 
de 20 % del esfuerzo máximo a compresión diagonal. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 3.17 Curvas de esfuerzo cortante deformación angular en muretes 
 
 
De los muretes ensayados, se obtuvo un esfuerzo cortante (ν m) promedio de 1.1 kg/cm2 
(0.11 MPa) y un módulo de cortante (Gm) promedio igual a 602 kg/cm
2 (59.04 MPa). 
 
 
Resistencia a flexión 
 
Otro de los parámetros calculados fue el esfuerzo a flexión ( σ ), obtenido al aplicar una 
carga al centro de una pila, cuya orientación, y aplicación de la carga fuera similar a la 
fuerza inercial desarrollada durante la acción de un sismo sobre un muro sujeto a fuerzas 
fuera de su plano. En la tabla 3.10 se enlistan las características de las pilas ensayadas a 
flexión. 
 
Tabla 3.10 Características de pilas ensayadas a flexión 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3. DISEÑO DEL EXPERIMENTO 
 
33 
 
Si bien la prueba es estática y simplificada al hacerse ensayes en pilas (Figura 3.18), al 
menos se desea tener un valor aproximado de la resistencia bajo este tipo de cargas, y es 
que uno de los principales modo de falla en los muros de adobe, es la flexión fuera del 
plano. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 3.18 Ensaye de pilas a flexión 
 
 
Durante estas pruebas, a pesar de haber protegido cada una de las pilas con una cinta de 
plástico, y con ello evitar la pérdida de una muestra durante la maniobra para su ensaye, 
se perdieron tres pilas de las nueve que se tenían con una relación de esbeltez 
aproximadamente igual a 4, por esta razón, dos pilas fueron ensayadas con una relación 
de esbeltez del orden de 2.5, lo cual permitiría una mejor maniobra para su ensaye y con 
ello evitar se perdiera el espécimen. Los resultados entre las pilas con relación de esbeltez 
del orden de 4 y 2.5, presentaron esfuerzos a flexión muy similares (Tabla 3.11). 
 
Tabla 3.11 Esfuerzos por flexión en pilas 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
El esfuerzo por flexión ( σ ) promedio fue de 0. 53 kg/cm2 (0.052 MPa) y un coeficiente de 
variación (C.V.) de 0.18. En la tabla 3.12 se aprecia que los valores obtenidos son bajos, 
esto es debido a la poca adherencia que existe entre las piezas y las juntas. De esta 
manera y tomando con reserva la resistencia a flexión obtenida, se confirma la baja 
resistencia estructural del adobe a fuerzas inducidas fuera de su plano. 
 
P 
3. DISEÑO DEL EXPERIMENTO 
 
34 
 
Resistencia a compresión axial del mortero de adobe 
 
El mortero de adobe está hecho del mismo tipo de material con que fueron elaboradas las 
piezas. De igual manera como las piezas de adobe, el material empleado para juntear las 
piezas, se trajo desde el estado de Guerrero a los laboratorios de Instituto de Ingeniería de 
la UNAM. El mortero hecho en laboratorio, tiene una proporción de ocho botes de tierra 
más un bote de paja y agua hasta lograr una mezcla uniforme y maleable, cuyo peso 
volumétrico resulto igual a 1.3 t/m3. Para obtener la resistencia a compresión axial del 
mortero de adobe, se ensayaron 9 cubos de 5x5x5 cm (Figura 3.19). De las pruebas 
realizadas se obtuvo una resistencia a compresión axial promedio de 19.4 kg/cm2 (1.9 
MPa) y un coeficiente de variación (C.V.) de 0.07. Si bien la resistencia en el mortero es 
mayor al de las pilas a compresión axial (12.3 kg/cm2), esto es porque en las pilas existe 
oquedades e irregularidades no uniformes de las piezas, situación que no sucede con las 
muestras de mortero de adobe. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 3.19 Ensaye a compresión axial de especímenes de mortero de adobe 
 
 
Comparación de las propiedades mecánicas del adobe 
 
En la tabla 3.12 se muestran los resultados de investigaciones emprendidas en México 
para determinar las propiedades mecánicas del adobe: Meli y Hernández (1979), Alarcón y 
Alcocer (1999), Vera y Miranda (2004), Moreno Barajas (2011), Arroyo Matus (2011) y los 
resultados de esta investigación. Se aprecia que las resistencias a esfuerzos a flexión y 
tensión son muy bajos y, en general, el resto de sus propiedades mecánicas frente a 
materiales, como la mampostería de barro recocido u otros. 
 
Tabla 3.12 Propiedades mecánicas del adobe en México 
 
 
 
 
 
 
 
 
3. DISEÑO DEL EXPERIMENTO 
 
35 
 
Resistencia a compresión axial del mortero cemento - arena 
 
El mortero empleado para reforzar el modelo dos (MOD2), tiene una proporción de: uno 
de cemento y tres arena (1:3) más un cantidad mínima de agua que garantice un mortero 
fácilmente trabajable, esta proporción se tomó con base en los requerimientos 
establecidos en las Normas Técnicas Complementarias para Diseño y Construcción de 
Estructuras de Mampostería del Reglamento de Construcciones para el Distrito Federal 
(NTC-Mampostería, 2004), en donde dicho proporcionamiento es recomendado para 
mortero en elementos estructurales. De los resultados experimentales realizados en 
muestras de 5x5x5 cm (Figura 3.20), se obtuvo una resistencia a compresión axial 
promedio de 142.9 kg/cm2 (14.01 MPa), un coeficiente de variación (C.V.) de 0.07 y un 
peso volumétrico de 1.66 t/m3. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 3.20 Ensaye a compresión axial de especímenes de mortero cemento arena 
 
 
3.5 Proceso constructivo 
 
Previo a la construcción de los modelos, se diseñaron dos bases de acero estructural sobre 
la cual se construirían los modelos en un área de trabajo fuera de la mesa vibradora. Las 
bases están hechas con perfiles W12x40 (b= 203 mm y d= 303 mm) y de 12x14 (b= 101 
mm y d= 303 mm), placas de 8 mm, 6 mm y soldadura E7018. Diseñada para poder 
trasladar y fijar el modelo a la plataforma de la mesa vibradora, sin que la base de acero 
presente distorsiones mayores a 0.001 (Meli y Hernández, 1975) y evitar con ello se 
presenten agrietamientos locales en los muros por irregularidades de su base 
(Figura 3.21). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 3.21 Base de acero para el traslado y fijación del modelo en la mesa vibradora 
3. DISEÑO DEL EXPERIMENTO 
 
36 
 
La construcción de los dos modelos se realizó conforme a la práctica constructiva 
tradicional. El levantamiento de muros sehizo previamente haciendo un tendido de hilos 
colocado a paño de cada muro longitudinal y transversal. El mortero de adobe tuvo un 
espesor promedio de 1.5 cm, en algunas piezas se observaba que el espesor aumentaba 
ligeramente unos milímetros más, esto por la irregularidad de la superficie de contacto, 
debido a que el adobe es un material de construcción artesanal y no existe un control de 
calidad durante su elaboración. Al llegar a la altura definida de puertas y ventana, se 
colocaron los dinteles de madera, de igual manera se procedía con las vigas transversales 
que descansan a cada tercio sobre los muros longitudinales. Una vez hecho lo anterior, se 
continuaba con la construcción de los muros y cerramiento de los mismos (Figura 3.22). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 3.22 Construcción de muros 
 
 
 
 
3. DISEÑO DEL EXPERIMENTO 
 
37 
 
Al llegar a la altura establecida para los muros transversales, se colocó la viga longitudinal, 
que descansaría sobre estos, y a su vez sobre las vigas transversales con ayuda de 
puntales que los conectaban. Por último se colocaban los barrotes y fajillas del sistema de 
techo. Los dos modelos construidos se dejaron secar más de 56 días, para después poder 
ensayar el modelo uno y a la par iniciar con el reforzamiento del modelo dos (Figura 3.23). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 3.23 Construcción del techo y modelos terminados 
 
Viga transversal 
Viga longitudinal 
Puntal 
Muro Transversal 
3. DISEÑO DEL EXPERIMENTO 
 
38 
 
Cabe mencionar que para evitar una falla por deslizamiento en los modelos, durante la 
aplicación de los sismos, previamente se colocaron placas de acero de 2.5 cm de alto por 6 
mm de espesor, ubicadas en todo el perímetro interior y exterior de los muros, dejando 
un espacio de 2 cm entre el paño del muro y la placa perimetral, debido a que entre dicho 
espacio fue vertido un mortero de resistencia igual a 270 kg/cm2 (Figura 3.24). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 3.24 Colocación de placas perimetrales y mortero en la base de los modelos 
 
 
Para el reforzamiento del modelo dos, se inició tendiendo la malla hexagonal en el 
interior y exterior de los muros y fijándola con clavos de 1 1/2” a cada 25 cm. En puertas y 
venta la malla deberá rodear el borde, para que se extienda al menos dos veces la 
separación entre alambres transversales (Figura 3.25). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 3.25 Colocación de malla hexagonal en muros y bordes 
2 veces la separación de 
alambres 
3. DISEÑO DEL EXPERIMENTO 
 
39 
 
Posteriormente se colocaron los conectores de alambre calibre 11 (3.05 mm de diámetro), 
a cada 50 cm, en el perímetro superior e inferior de los muros y cuya longitud de 25 cm, 
atravesará el muro de adobe para que se ancle por ambos lados a la malla hexagonal, con 
una longitud de 5 cm de anclaje (Figura 3.26). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 3.26 Colocación de conectores y ancle a la malla hexagonal 
 
Una vez fijada la malla al muro de adobe, ligeramente se humedecen las paredes para 
poder aplicar una zarpeada de mortero de 1 cm de espesor aproximadamente, luego se 
deja secar un poco y enseguida se coloca el resto del mortero con un acabado simple 
(Figura 3.27). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 3.27 Zarpeada de mortero 
Conector de 
alambre, calibre 11 
3. DISEÑO DEL EXPERIMENTO 
 
40 
 
Si se colocaran los 2 cm de mortero en una sola aplicación, puede agrietarse el mortero 
durante el secado, por esta razón se recomienda antes aplicar una zarpeada de mortero. 
Finalmente en la figura 3.28 se ilustra el acabado final del modelo dos, que deberá dejarse 
secar al menos 28 días antes de su ensaye en mesa vibradora. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 3.28 Modelo dos reforzado (MOD2) 
 
 
3.6 Acciones sísmicas 
 
Para poder definir las acciones sísmicas a que estará sujeto el modelo, es necesario 
conocer primero una de las propiedades dinámicas más importantes del comportamiento 
estructural: el periodo fundamental de vibrar. Para esto se procedió a realizar un modelo 
analítico y pruebas de vibración ambiental en el modelo. Esto permitirá comparar el 
periodo de vibrar analítico y experimental, a fin de poder estar seguros del parámetro 
obtenido y con ello definir un registro sísmico en donde las mayores amplitudes de su 
espectro de respuesta sean muy cercanas al periodo fundamental del modelo y, de esta 
manera, el modelo pueda ser sometido a una condición de daño más desfavorable. 
 
3.6.1 Análisis Modal 
 
Definidas las características geométricas del modelo y las propiedades mecánicas del 
adobe, se realizó un modelo analítico en el programa de análisis estructural ANSYS 11.0, 
para poder estimar el periodo fundamental de vibrar del modelo a ensayar en la mesa 
vibradora. En la tabla 3.13 se muestran las propiedades mecánicas del adobe utilizadas en 
el modelo analítico. 
 
Tabla 3.13 Propiedades mecánicas del adobe en el modelo analítico sin refuerzo 
 
 
 
 
 
 
*Parámetro estimado (Hernández, 1981) 
3. DISEÑO DEL EXPERIMENTO 
 
41 
 
La discretización del modelo quedo definida por 17,193 elementos sólidos (Figura 3.29). La 
carga del techo fue modelada en el perímetro superior de los muros, como una carga 
uniformemente distribuida, a través de elementos sólidos, el cual tenía el mismo módulo 
de elasticidad de los muros, pero con una densidad equivalente a la masa aplicada. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 3.29 Modelo sin refuerzo de elemento finito en el programa ANSYS 
 
En el modelo analítico no se modeló la restricción parcial que provoca el techo al 
movimiento transversal en la parte superior de los muros. Del análisis modal resultó un 
periodo fundamental de vibrar de 0.13 segundos (7.4 Hz) en la dirección transversal 
(Figura 3.30), cuyo comportamiento es la flexión de los muros longitudinales en dirección 
normal a su plano. En la tabla 3. 14 se muestran los primeros cinco periodos de vibrar del 
modelo analítico. 
 
Tabla 3.14 Periodos de vibrar 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 3.30 Formas modales 
Elementos que 
representan la masa 
adicional del techo 
1° Modo 2° Modo 3° Modo 
3. DISEÑO DEL EXPERIMENTO 
 
42 
 
3.6.2 Pruebas de vibración ambiental 
 
Se realizaron pruebas de vibración ambiental, para determinar el periodo fundamental de 
del modelo sin refuerzo. El movimiento del modelo se induce por medio de vibraciones 
denominadas “ambientales” las cuales son producidas por diversos agentes externos 
cómo el tráfico de vehículos, peatones, etc., que en la mayoría de los casos, las transmiten 
a través del suelo localizado en la vecindad del sitio. Mediante registros de aceleración vs 
tiempo, obtenidos en áreas o puntos estratégicos de la misma, son procesadas e 
interpretadas mediante un análisis espectral convencional (Figura 3.31). Con la ayuda de 
un sistema de adquisición de datos, las señales capturadas son acondicionadas, filtradas y 
amplificadas, luego mediante un analizador de espectros se puede obtener en tiempo real 
los espectros de potencia, función de transferencia, coherencia y fase entre dos señales 
analizadas (Figura 3.32). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 3.31 Pruebas de vibración ambiental del modelo sin refuerzo 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 3.32 Arreglo instrumental (Izquierda) y cociente espectral (Derecha) en el modelo 
sin refuerzo 
 
Del análisis espectral se obtuvo en el modelo sin refuerzo un periodo de vibrar en sentido 
transversal de 0.102 s (9.77 Hz), valor cercano al periodo analítico de 0.13 segundos. Y un 
periodo en el sentido longitudinal de 0.083 s (12 Hz). Para el sentido vertical resulta difícil 
identificar el periodo de vibrar, cuyas amplitudes sobresalientes van de 0.029 – 0.035 s 
(34-28 Hz). 
Sistema de adquisición de datos Sensores sobre muro longitudinal 
3. DISEÑO DEL EXPERIMENTO 
 
43 
 
3.6.3 Registro sísmico de prueba 
 
Con base en el periodo de vibrar analítico